專利名稱：利用多重x射線源的ct測量的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用計算機(jī)斷層造影系統(tǒng)采集測量數(shù)據(jù)的方法和一種從這些測 量數(shù)據(jù)中重建檢查對象的圖像數(shù)據(jù)的方法。
背景技術(shù)：
利用CT系統(tǒng)來掃描檢查對象的方法一般是公知的。在此，例如采用圓掃描、具有 進(jìn)給(Vorschub)的順序圓掃描或者螺旋掃描。還可以采用不基于圓運動的其它類型的掃 描，例如具有線性片段的掃描。借助至少一個X射線源和至少一個設(shè)置在對面的檢測器從 不同拍攝角度來拍攝檢查對象的吸收數(shù)據(jù)，并且借助相應(yīng)的重建方法將這樣收集的吸收數(shù) 據(jù)或投影計算為穿過檢查對象的截面圖像。為了根據(jù)計算機(jī)斷層造影設(shè)備(CT設(shè)備)的X射線CT數(shù)據(jù)組來重建計算機(jī)斷層 造影圖像，也就是根據(jù)所采集的投影來重建計算機(jī)斷層造影圖像，目前作為標(biāo)準(zhǔn)方法采用 所謂的濾波反投影方法(Filtered Back Projection ;FBP)。在數(shù)據(jù)采集之后通常執(zhí)行所 謂的“Rebirming(重排)”步驟，在該步驟中重新排列按照扇形從射線源傳播開來的射線所 產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，使得這些數(shù)據(jù)以檢測器被平行于檢測器進(jìn)入的X射線擊中時的形式出現(xiàn)。然 后這些數(shù)據(jù)被變換到頻域。在頻域中進(jìn)行濾波，接著對濾波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行反變換。然后借 助這樣重新分類和濾波的數(shù)據(jù)，反投影到感興趣空間內(nèi)的各個體素上。最近以來開發(fā)了迭代的重建方法。在這種迭代的重建方法中，首先從投影測量數(shù) 據(jù)中重建初始的圖像數(shù)據(jù)。為此例如可以采用卷積反投影方法。然后，采用“投影器”，也就 是應(yīng)當(dāng)在數(shù)學(xué)上盡可能好地映射測量系統(tǒng)的投影算子，從初始的圖像數(shù)據(jù)中來產(chǎn)生合成的 投影數(shù)據(jù)。然后，利用附屬于投影器的算子反投影與測量信號的差，并且由此重建出殘留圖 像，利用該殘留圖像來更新初始圖像。更新后的圖像數(shù)據(jù)又可以用于在下一個迭代步驟中 借助投影運算器產(chǎn)生新的合成投影數(shù)據(jù)，根據(jù)該新的合成投影數(shù)據(jù)又形成與測量信號的差 并且計算出新的殘留圖像，利用該殘留圖像又改善了當(dāng)前迭代步驟的圖像數(shù)據(jù)，依此類推。 利用這樣的方法可以重建出具有相對好的圖像清晰度并且仍然具有小的圖像噪聲的圖像 數(shù)據(jù)。CT圖像的質(zhì)量隨著測量期間由X射線源發(fā)射的X射線量子的數(shù)量增加而上升。但 是該數(shù)量受到X射線源的結(jié)構(gòu)的限制，因此不能任意增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種用于重建CT圖像的方法，其中力求在測量 數(shù)據(jù)采集期間用更大數(shù)量的X射線量子來照射檢查對象。此外，還應(yīng)當(dāng)提供相應(yīng)的控制和 計算單元、CT系統(tǒng)、計算機(jī)程序和計算機(jī)程序產(chǎn)品。還應(yīng)當(dāng)提供相應(yīng)的用于采集數(shù)據(jù)的方 法。該技術(shù)問題通過具有按照本發(fā)明的特征的方法，以及通過具有按照本發(fā)明的特征 的控制和計算單元、CT系統(tǒng)、計算機(jī)程序和計算機(jī)程序產(chǎn)品來解決。
在本發(fā)明的根據(jù)計算機(jī)斷層造影系統(tǒng)的測量數(shù)據(jù)來重建檢查對象的圖像數(shù)據(jù)的方法中，事先在測量數(shù)據(jù)采集時同時由多個X射線源照射檢測對象，使得每個檢測器元件 同時采集檢查對象的屬于多個X射線源的不同投影。基于該測量數(shù)據(jù)，借助迭代算法確定 檢查對象的連續(xù)的不同迭代圖像，其中在該迭代算法中采用應(yīng)用于迭代圖像并且考慮多個 X射線源的存在的計算操作。但是在常規(guī)的CT系統(tǒng)中，為每個檢測器分配一個X射線源，從而該檢測器采集該 X射線源的投影。如果存在多個X射線源，則還采用多個檢測器；在所謂的“雙源”CT設(shè)備 的情況下就是這樣。與這種公知的系統(tǒng)相反，根據(jù)本發(fā)明采用兩個或更多X射線源，它們的 投影被同一個檢測器同時采集。因此，一個檢測器元件測量由至少一個第一和第二 X射線 源的投影組合而成的信號。由于該數(shù)據(jù)采集的同時性，在檢測器上不能將兩個X射線源的 信號分開。優(yōu)選地，多個X射線源是相同的源。這意味著，這些X射線源發(fā)射大致具有相同頻 譜分布的X射線。因此，對來自多個X射線源的測量信號的分離在這種情況下也不能借助 量子能量進(jìn)行。對于X射線源的幾何設(shè)置存在不同的可能。在此，這些X射線源這樣相對于彼此 以及相對于檢測器設(shè)置和取向，使得檢測器元件被多個X射線源的射線擊中。優(yōu)選地這適 用于檢測器的所有元件。從通過利用多個X射線源同時照射檢查對象而采集的測量數(shù)據(jù)中，重建出該檢查 對象的圖像。該CT圖像重建迭代地進(jìn)行基于第一張迭代圖像計算其它迭代圖像。例如基 于迭代算法的中斷算法確定的最后一張迭代圖像可以作為結(jié)果圖像輸出。在迭代時，采用考慮了在測量中多個X射線源照射檢查對象的計算操作。該計算 操作被應(yīng)用于各迭代圖像。尤其是，該計算操作可以包括至少一個在測量數(shù)據(jù)采集時映射 測量幾何的算子。該測量幾何包括X射線源相對于彼此以及相對于檢測器的位置。借助于 該計算操作，優(yōu)選地基于各迭代圖像來計算投影數(shù)據(jù)。所計算的投影數(shù)據(jù)是相應(yīng)于測量數(shù) 據(jù)但并非基于測量過程而是通過計算確定的數(shù)據(jù)。因此可以稱為“合成的”的測量數(shù)據(jù)。由于所計算的投影數(shù)據(jù)相應(yīng)于測量數(shù)據(jù)，因此該投影數(shù)據(jù)可以與測量數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。 該關(guān)聯(lián)尤其可以由減法組成，從而由此將計算的投影數(shù)據(jù)與測量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。在本發(fā)明的實施方式中，基于投影數(shù)據(jù)與測量數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)來計算圖像數(shù)據(jù)。為此， 可以采用本身公知的算法來重建CT圖像。如果投影數(shù)據(jù)與測量數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)是減法，則圖像 數(shù)據(jù)還是差圖像數(shù)據(jù)。優(yōu)選的，這些圖像數(shù)據(jù)與前一次迭代的迭代圖像關(guān)聯(lián)。該關(guān)聯(lián)尤其可以由(必要 時加權(quán)的)減法或加法組成，從而通過圖像數(shù)據(jù)修正和改善前一次迭代的迭代圖像。在此 優(yōu)選的是，在該關(guān)聯(lián)之前將非線性的規(guī)則化函數(shù)應(yīng)用于前一次迭代的迭代圖像。該步驟用 于改善迭代算法的收斂。在本發(fā)明的實施方式中，借助計算操作基于圖像數(shù)據(jù)與上一次迭代的迭代圖像的 關(guān)聯(lián)來計算投影數(shù)據(jù)。這些投影數(shù)據(jù)又與上面已經(jīng)解釋的投影數(shù)據(jù)相應(yīng)，其中這些投影數(shù) 據(jù)屬于下一個迭代步驟。因此，該迭代方法可以用這些投影數(shù)據(jù)如上所描述的那樣繼續(xù)。根據(jù)本發(fā)明的擴(kuò)展，多個X射線源在測量數(shù)據(jù)采集時圍繞檢查對象運動。為此，可 以采用通常在第三代CT系統(tǒng)中使用的X射線源。但是，多個X射線源還可以通過激活包括多個元件的 一個X射線源的多個元件來產(chǎn)生。包括這些單個元件的X射線源在測量期間也 可以運動；替換地，該X射線源還可以保持不動并且通過隨時間可變地激活元件來引起從 不同方向?qū)z查對象的照射。在本發(fā)明的利用計算機(jī)斷層造影系統(tǒng)采集檢查對象的測量數(shù)據(jù)的方法中，設(shè)置多 個X射線源來采集測量數(shù)據(jù)。在測量數(shù)據(jù)采集時，同時由多個X射線源來照射檢查對象，使 得每個檢測器元件同時采集檢查對象的屬于多個X射線源的不同投影。上述涉及用于圖像 重建的方法的實施方式可以相應(yīng)地應(yīng)用。本發(fā)明的控制和計算單元，用于從CT系統(tǒng)的測量數(shù)據(jù)中來重建檢查對象的圖像 數(shù)據(jù)和/或用于控制CT系統(tǒng)的測量數(shù)據(jù)采集。該控制和計算單元包括用于存儲程序代碼 的程序存儲器，在程序存儲器中放置程序代碼(必要時還有其它)，該程序代碼適于執(zhí)行上 述類型的方法，即控制測量數(shù)據(jù)采集過程和/或執(zhí)行圖像重建。本發(fā)明的CT系統(tǒng)包括這樣 的控制和計算單元。此外，還包含其它例如采集測量數(shù)據(jù)所需要的部件。本發(fā)明的計算機(jī)程序具有程序代碼裝置，該程序代碼裝置適于當(dāng)計算機(jī)程序在計 算機(jī)上運行時執(zhí)行上述類型的方法。本發(fā)明的計算機(jī)程序產(chǎn)品包括存儲在計算機(jī)可讀的數(shù)據(jù)載體上的程序代碼裝置， 該程序代碼裝置適于當(dāng)計算機(jī)程序在計算機(jī)上運行時執(zhí)行上述類型的方法。


下面借助實施例詳細(xì)解釋本發(fā)明。其中圖1示出了具有圖像重建部件的計算機(jī)斷層造影系統(tǒng)的實施例的第一示意圖，圖2示出了具有圖像重建部件的計算機(jī)斷層造影系統(tǒng)的實施例的第二示意圖，圖3示出了拍攝幾何，圖4示出了迭代算法的機(jī)制。
具體實施例方式在圖1中，首先示意性示出了具有圖像重建裝置C21的第一計算機(jī)斷層造影系統(tǒng) Cl。該計算機(jī)斷層造影系統(tǒng)是所謂第三代CT設(shè)備，但是本發(fā)明不限于此。在支架外殼C6中 設(shè)置了在此未示出的封閉支架，在該封閉支架上設(shè)置第一 X射線管C2與對置的檢測器C3。 可選地，在這里示出的CT系統(tǒng)中設(shè)置了第二 X射線管C4與對面的檢測器C5，從而通過附加 提供的放射器/檢測器組合可以實現(xiàn)更高的時間分辨率，或者在放射器/檢測器系統(tǒng)中使 用不同X射線能量譜的情況下也可以執(zhí)行“雙能量”檢查。此外，CT系統(tǒng)Cl還具有患者臥榻C8，患者在檢查時可以在該患者臥榻上沿著系統(tǒng) 軸C9(也稱為Z軸)被移入測量場中，其中，掃描本身可以作為沒有患者進(jìn)給的純的圓掃描 僅在感興趣的檢查區(qū)域進(jìn)行。患者臥榻C8相對于支架的運動通過合適的電機(jī)來進(jìn)行。在 該運動期間，X射線源C2和C4分別圍繞患者旋轉(zhuǎn)。在此過程中在X射線源C2和C4對面 檢測器C3和C5并行地一起運動，以便采集投影測量數(shù)據(jù)，然后該投影測量數(shù)據(jù)被用于重建 截面圖像。替換其中患者逐步地在各次掃描之間穿過檢查場移動的順序掃描，當(dāng)然還可以 進(jìn)行螺旋掃描，在該螺旋掃描中患者在利用X射線進(jìn)行的旋轉(zhuǎn)的掃描期間連續(xù)地沿著系統(tǒng) 軸C9穿過X射線管C2或C4和檢測器C3或C5之間的檢查場移動。通過患者沿著軸C9的移動以及同時X射線源C2或C4的旋轉(zhuǎn)，在對X射線源C2或C4相對于患者來說螺旋掃描 的情況下在該測量期間產(chǎn)生螺旋軌道。該軌道還可以通過以下方式實現(xiàn)，即支架在患者不 移動的情況下沿著軸C9移動。此外，可以連續(xù)和周期地在兩個點之間來回移動患者。通過控制和計算單元ClO用存儲器中存在的計算機(jī)程序代碼Prg1至Prgn來控制 CT系統(tǒng)10。要指出的是，這些計算機(jī)程序代碼Prg1至Prgn當(dāng)然也可以包含在外部存儲介 質(zhì)上并且在需要時可以加載到控制和計算單元ClO中。從控制和計算單元ClO可以通過控制接口 24傳輸采集控制信號AS，以便按照特定 的測量協(xié)議控制CT系統(tǒng)Cl。采集控制信號AS在此例如涉及X射線管C2和C4，其中可以 預(yù)先給定這些X射線管的功率以及它們接通和斷開的時刻，以及涉及支架，其中可以預(yù)先 給定支架的旋轉(zhuǎn)速度，以及涉及臥榻進(jìn)給。由于控制和計算單元ClO具有輸入控制臺，因此可以由CT設(shè)備Cl的使用者或操 作者輸入測量參數(shù)，然后該測量參數(shù)以采集控制信號AS的形式控制數(shù)據(jù)采集。關(guān)于當(dāng)前使 用的測量參數(shù)的信息可以顯示在控制和計算單元ClO的顯示屏上；此外，可以顯示其它對 操作員來說重要的信息。由檢測器C3或C5采集的投影測量數(shù)據(jù)ρ或原始數(shù)據(jù)通過原始數(shù)據(jù)接口 C23傳送 給控制和計算單元C10。然后，該原始數(shù)據(jù)P必要時在經(jīng)過合適預(yù)處理之后在圖像重建部件 C21中被進(jìn)一步處理。圖像重建部件C21在該實施例中在控制和計算單元ClO中以處理器 上軟件的形式實現(xiàn)，例如以一個或多個計算機(jī)程序代碼Prg1至Prgn的形式實現(xiàn)。關(guān)于圖像 重建已經(jīng)參照對測量過程的控制解釋過，計算機(jī)程序代碼Prg1至Prgn也包含在外部存儲介 質(zhì)上并且在需要時可以加載到控制和計算單元ClO中。此外，對測量過程的控制和圖像重 建可以由不同的計算單元執(zhí)行。

然后，由圖像重建部件C21重建的圖像數(shù)據(jù)f被存儲在控制和計算單元ClO的存 儲器C22中和/或按照常見的方式輸出到控制和計算單元ClO的顯示屏上。它們還可以 通過圖1未示出的接口輸入到與計算機(jī)斷層造影系統(tǒng)Cl連接的網(wǎng)絡(luò)，例如放射信息系統(tǒng) (RIS)中，并且存儲在該系統(tǒng)中可供使用的大容量存儲器中或者作為圖像輸出?？刂坪陀嬎銌卧狢lO附加地還可以執(zhí)行EKG的功能，其中在患者和控制和計算單 元ClO之間使用導(dǎo)線C12來傳導(dǎo)EKG電勢。此外，圖1所示的CT系統(tǒng)Cl還具有造影劑注 射器C11，通過該造影劑注射器可以另外將造影劑注入患者的血液循環(huán)中，從而例如患者的 血管，尤其是跳動的心臟的心室可以被更好地顯示。此外，由此還存在執(zhí)行灌注測量的可能 性，所提出的方法同樣適用于灌注測量。圖2示出C形臂系統(tǒng)，其中，與圖1的CT系統(tǒng)相反，外殼C6承載C形臂C7，在該C 形臂上一側(cè)固定了 X射線管C2，而另一側(cè)固定著對置的檢測器C3。為了掃描，C形臂C7同 樣圍繞系統(tǒng)軸C9偏轉(zhuǎn)，從而可以從多個掃描角度進(jìn)行掃描，并且可以確定來自多個投影角 度的相應(yīng)投影數(shù)據(jù)P。圖2的C形臂系統(tǒng)Cl與圖1的CT系統(tǒng)一樣也具有針對圖1所述類 型的控制和計算單元C10。本發(fā)明可以在圖1和圖2所示的具有針對圖3解釋的拍攝幾何的變化的兩個系統(tǒng) 中使用。此外，本發(fā)明原則上還可用于其它CT系統(tǒng)，例如用于具有形成一個完整環(huán)的檢測 器的CT系統(tǒng)。下面參照心臟CT檢查，即利用CT設(shè)備對人體心臟的成像，來解釋本發(fā)明。但是，本發(fā)明不限于這樣的拍攝。原則上，在利用CT系統(tǒng)來檢查患者的情況下力求將患者僅置于少 量的放射劑量下。目前心臟CT還被發(fā)展成，使得施加給患者的劑量急劇下降。以前IOmSv 的劑量值是正常的，而目前大約2mSv的值是可能的。為了提高圖像質(zhì)量，對每張CT圖像增大有效的負(fù)荷是優(yōu)選的。在此，有效的負(fù)荷 被理解為在數(shù)據(jù)采集期間管電流和照射時間的乘積。這雖然意味著對患者提高了劑量，但 是由于如前面提到的劇烈減少了劑量，因此與CT圖像的質(zhì)量提高相比輕微的劑量提高也 可以容忍。對每張CT圖像提高有效負(fù)荷，一方面可以通過提高X射線管的輸出來實現(xiàn)，另一 方面可以通過提高曝光時間來實現(xiàn)。后一種方式在心臟CT的情況下由于由此帶來時間分 辨率的惡化而遭到禁止。因為更長的測量時間意味著心臟在測量期間的更多運動，從而運 動偽影增多以及時間分辨率減小。管輸出，即每個時間發(fā)射的具有特定能量的X射線量子的數(shù)量，是通過管電流預(yù) 先給定的。該管電流只能升高到特定的最大值。典型地，利用高功率管達(dá)到最大120kW的 功率值。開發(fā)具有明顯更高的功率值的X射線管目前似乎超出了技術(shù)上的可行性。對管電 流的提高可能導(dǎo)致通常由鎢制成的陽極圓盤由于可由該材料容忍的最大溫度被超過而受 到損壞或者破壞。為了提高有效的負(fù)荷，建議測量如圖3所示的改變后的拍攝幾何。采用兩個X射 線源C2A和C2B。這些X射線源相鄰；這意味著兩個X射線源C2A和C2B的射線落在對面設(shè) 置的檢測器C3的同一個檢測器元件上。因此兩個放射器C2A和C2B —起照射并且同時照 射檢測器場。這 借助兩個射線SA和SB表示，其中射線SA從X射線源C2A射出，而射線SB 從X射線源C2B射出。兩個射線SA和SB分別穿過檢查對象0，但是由于兩個X射線源C2A 和C2B的不同位置而在不同路徑上或穿過檢查對象0的不同體素。因此，一個檢測器元件 的信號被合成為多個不同的線性積分的和。兩個X射線源C2A和C2B可以通過不同方式來實現(xiàn)存在非機(jī)械的CT設(shè)備，其中X射線源在數(shù)據(jù)采集期間不旋轉(zhuǎn)。其中，有平面的X 射線源，該射線源先后從其表面的不同部分發(fā)射X射線。這樣的例子是碳納米管的設(shè)置，即 縱向伸長的僅有約1納米直徑的小管，該碳納米管由分別有6個碳原子構(gòu)成的許多相互關(guān) 聯(lián)的環(huán)組成，這些環(huán)作為場效應(yīng)晶體管工作并且發(fā)射X射線量子。其它類型的相反的CT設(shè) 備，即具有小檢測器和擴(kuò)展大的X射線源的系統(tǒng)，也是合適的。在這樣的平面X射線源中， 可以通過同時控制這些源的多個矩陣元件來提高放射功率。在如圖1所示的第三代CT設(shè)備中，為了實現(xiàn)圖3的拍攝幾何而采用多個并排設(shè)置 的經(jīng)典X射線管。在諸如基于Feldkamp的方法的經(jīng)典圖像重建方法中，在具有多個X射線源的測量 幾何中產(chǎn)生以下問題對檢測器信號的反投影不再是唯一的，因為檢測器元件的信號如圖 3所示是多個互不相同的線性積分的和。不可能將檢測器信號分為屬于不同X射線源的部 分。由于該不唯一性，經(jīng)典的重建算法不再有效。因此建議借助迭代的圖像重建來解 決由利用多個X射線源對一個檢測器的照射而產(chǎn)生的重建問題。在圖4中示出了迭代的CT圖像重建的基本原理。輸入數(shù)據(jù)Pin是所拍攝的投影。這些輸入數(shù)據(jù)在數(shù)學(xué)上觀察是通過對檢查對象的實際衰減分布f(X，1, ζ)應(yīng)用實際的、也 就是實際中呈現(xiàn)的投影器Aphys來獲得Pin = Aphysf (χ, y，ζ)。該迭代算法的目標(biāo)是，根據(jù)輸 入數(shù)據(jù)Pin確定衰減分布f，即該衰減的二維截面圖像或三維立體分布，該衰減分布盡可能 好地與檢查對象的實際衰減分布f(x，y, ζ)相應(yīng)。算子A1 和A2 (即所構(gòu)建的投影器)應(yīng)當(dāng)盡可能精確地模擬測量過程。投影器A1和 A2是實際中呈現(xiàn)的投影器Aphys的模型，即測量過程的模型。投影器A1對涉及X射線源C2A 的放射幾何進(jìn)行建模，而投影器A2對涉及X射線源C2B的放射幾何進(jìn)行建模；兩個投影器 A1和A2都投影到同一個檢測器。如果不采用根據(jù)圖3的幾何而采用多于兩個X射線源，則還采用相應(yīng)數(shù)量的投影 器Α”輸入這些算子的參數(shù)例如是管焦距、檢測器孔徑、檢測器串?dāng)_等的模型。合適的投影器Ai的示例是所謂的Jos印hson投影器。其中通過針形射線、即具 有延伸為O的射線來對線性積分建模。圖像立體的每個體素，即每個立體元素都與基本 函數(shù)例如三線地(trilinear)關(guān)聯(lián)，從而該體素對線性積分的貢獻(xiàn)值可被相應(yīng)地插值出。 然后相應(yīng)的積分作為投影值被錄入相應(yīng)的檢測器面元。這樣的算子是本身公知的，并例 如在 P. M. Joseph 的"An improved algorithm for repro jection rays through pixel images，，，IEEE Trans. Med. Imag. 1 :193-196，1982 中描述。其它投影器例如在K. Mueller, R. Yagel，J. J. Wheller 的“Fast implementations of algebraic methods for three-dimensional reconstruction of cone-beam data", IEEETrans. Med. Imag. 18(6) :538_548，1999 中描述。通過算子Q從這些投影中獲得截面圖像，即計算出的衰減分布f = Qp,其中 Q = At = (AfA2)τ。反投影器Q表示不精確的重建方法。精確解所需要的三維Radon變換因此不被完 整地執(zhí)行。由于這個原因以及由于上面解釋的因為多個X射線源而導(dǎo)致的不唯一性，通過 將反投影器Q應(yīng)用于輸入數(shù)據(jù)Pin而只能近似確定實際的衰減分布f (χ，y, ζ)。因此迭代地 進(jìn)行，以便在多個迭代周期內(nèi)盡可能好地近似實際的衰減分布f (χ，ι, ζ)。通過初始的重建，即通過反投影器Q對輸入數(shù)據(jù)Pin的第一次應(yīng)用，計算出第一衰 減分布fo;該第一衰減分布在此是第一張估計圖像。這在圖4中未示出。&相應(yīng)于圖4在 第0次迭代周期中的參數(shù)fk。在將反投影器Q第一次應(yīng)用于輸入數(shù)據(jù)Pin之前，可以執(zhí)行重 排步驟。由此，以錐形或扇形放射幾何采集的測量數(shù)據(jù)被重新分類，使得該測量數(shù)據(jù)如在平 行放射幾何中測得的那樣給出。接著第一次反投影，利用投影器A1和A2計算合成投影Psyn = Af0:= A1V^f00 A 在此是通過應(yīng)用A1和A2給出的算子。因此沿著X射線源C2A和C2B與各檢測器元件之間 的連接線進(jìn)行同時的前向投影。合成意味著不是測得的數(shù)據(jù)而是計算出的參數(shù)。接著，確定輸入數(shù)據(jù)Pin和合成投影Psyn之間的差。殘留Pin-Psyn又被用于在使用 反投影Q的情況下計算新的衰減分布，即差衰減分布fdiff :fdiff = Q(Pin-Psyn)。即，利用算子 Q對差Pin-Psyn進(jìn)行反投影，以計算出殘留圖像fdiff。差衰減分布fdiff與在第0個迭代周期中計算出的衰減分布&的相加，產(chǎn)生改進(jìn)的 衰減分布f\。該改進(jìn)的衰減分布在圖4中相應(yīng)于第一個迭代周期的參數(shù)fk。從現(xiàn)在開始對 上述過程進(jìn)行迭代。因此在每個迭代周期中將新計算的數(shù)據(jù)Psyn與測得的數(shù)據(jù)Pin比較。由此，迭代圖像fk在每個迭代周期中都更好地與測量數(shù)據(jù)相稱。該迭代方法可能不會導(dǎo)致收斂。因此代替簡單的fdiff與fk的相加首先將規(guī)則化 函數(shù)應(yīng)用于fk，并且將所產(chǎn)生的規(guī)則化項與fdiff相加。因此，該規(guī)則化項是Rfk，其中R是將 應(yīng)用于圖像fk的非線性算子。規(guī)則化函數(shù)R是非線性的，并具有使解穩(wěn)定的任務(wù)。例如R 可以平滑圖像fk中的噪聲。為了在數(shù)學(xué)上表達(dá)所描述的迭代過程，可以借助最速下降方法來實現(xiàn)迭代等式。 為此，將z(f)定義為衰減分布的待最小化的價值函數(shù)
權(quán)利要求
1.一種從計算機(jī)斷層造影系統(tǒng)(Cl)的測量數(shù)據(jù)(Pin)中重建檢查對象(0)的圖像數(shù)據(jù) (f)的方法，其中，在測量數(shù)據(jù)采集時同時由多個X射線源(C2A，C2B)照射檢測對象(0)，使 得每個檢測器元件同時采集檢查對象(0)的屬于多個X射線源(C2A，C2B)的不同投影，基于該測量數(shù)據(jù)(Pin)，借助迭代算法確定該檢查對象(0)的連續(xù)的不同迭代圖像 (fk)，其中，在該迭代算法中采用應(yīng)用于這些迭代圖像(fk)并且考慮多個X射線源(C2A， C2B)的存在的計算操作(A1;A2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述計算操作(AnA2)包括至少一個在測量數(shù)據(jù) 采集時映射測量幾何的算子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，借助所述計算操作(A1,A2)從各迭代圖像 (fk)中計算投影數(shù)據(jù)(Psyn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所計算的投影數(shù)據(jù)(psyn)與測量數(shù)據(jù)(pin)關(guān)聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，根據(jù)投影數(shù)據(jù)(psyn)與測量數(shù)據(jù)(pin)的關(guān)聯(lián)，來 計算圖像數(shù)據(jù)(fdiff)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述圖像數(shù)據(jù)(fdiff)與前一次迭代的迭代圖像 (fk)關(guān)聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，在所述關(guān)聯(lián)之前，將非線性的規(guī)則化函數(shù)應(yīng)用于 前一次迭代的迭代圖像(fk)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其中，借助所述計算操作(A1,A2)根據(jù)圖像數(shù)據(jù) (fdiff)與上一次迭代的迭代圖像(fk)的關(guān)聯(lián)來計算投影數(shù)據(jù)(Psyn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的方法，其中，多個X射線源(C2A，C2B)在測量數(shù)據(jù) 采集時圍繞檢查對象(0)運動。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的方法，其中，所述多個X射線源(C2A，C2B)通過激 活包括多個元件的一個X射線源的多個元件來產(chǎn)生。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10之一所述的方法，其中，所述檢查對象(0)同時被兩個X射線 源(C2A，C2B)照射。
12.一種利用計算機(jī)斷層造影系統(tǒng)采集檢查對象(0)的測量數(shù)據(jù)(pin)的方法，其中， 設(shè)置多個X射線源(C2A，C2B)來采集測量數(shù)據(jù)，在測量數(shù)據(jù)采集時同時由所述多個X射線源(C2A，C2B)來照射所述檢查對象(0)，使 得每個檢測器元件同時采集該檢查對象(0)的屬于多個X射線源(C2A，C2B)的不同投影。
13.—種從CT系統(tǒng)(Cl)的測量數(shù)據(jù)(pin)中來控制CT系統(tǒng)的測量數(shù)據(jù)采集和/或重 建檢查對象(0)的圖像數(shù)據(jù)⑴的控制和計算單元(ClO)，該控制和計算單元包括用于存儲程序代碼(Prg1-Prgn)的程序存儲器，其中，在該程序存儲器中放置程序代碼(Prg1-Prgn),該程序代碼執(zhí)行權(quán)利要求1至12 之一所述的方法。
14.一種包括根據(jù)權(quán)利要求13所述的控制和計算單元(ClO)的CT系統(tǒng)(Cl)。
15.一種具有程序代碼裝置(Prg1-Prgn)的計算機(jī)程序，該程序代碼裝置當(dāng)計算機(jī)程序 在計算機(jī)上運行時執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至12之一所述的方法。
16.一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，包括存儲在計算機(jī)可讀的數(shù)據(jù)載體上的程序代碼裝置 (Prg1-Prgn)，該程序代碼裝置當(dāng)計算機(jī)程序在計算機(jī)上運行時執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至12之一所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從計算機(jī)斷層造影系統(tǒng)的測量數(shù)據(jù)中重建檢查對象(O)的圖像數(shù)據(jù)的方法，其中，在測量數(shù)據(jù)采集時同時由多個X射線源(C2A，C2B)照射檢測對象(O)，使得每個檢測器元件同時采集檢查對象(O)的屬于多個X射線源(C2A，C2B)的不同投影。基于該測量數(shù)據(jù)，借助迭代算法確定檢查對象(O)的連續(xù)的不同迭代圖像，其中，在該迭代算法中采用應(yīng)用于這些迭代圖像并且考慮多個X射線源(C2A，C2B)的存在的計算操作。
文檔編號G06F19/00GK102144928SQ201110029440
公開日2011年8月10日 申請日期2011年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月4日
發(fā)明者卡爾·斯蒂爾斯托弗, 赫伯特·布魯?shù)?申請人:西門子公司